捕食青枯菌的粘细菌资源分离与功能评价

Myxobacteria possess multiple mechanisms of biological control. However, isolation and purification of myxobacteria are difficult, resulting in longtime neglect about their biological control potential. Recently, we found that myxobacteria efficiently prey on Ralstonia solanacearum, the pathogen of bacterial wilt, and R. solanacearum can promote the growth of myxobacteria. Analysis revealed that the characters of myxobacteria are likely to solve some problems in biological control of bacterial wilt. Thus, using myxobacteria to control bacterial wilt may yield breakthroughs. This project plans to use R. solanacearum as prey, improve myxobacterial separation method, build a screening model of myxobateria directly towards biocontrol of bacterial wilt, isolate myxobacteria strains from soil samples, and evaluate their biological control potential. This project would study the biocontrol effect of myxobacteria against bacterial wilt for the first time and creatively use microbial predator-prey relationship as a core biological control mechanism. Such study could innovate the current theoretical system and research scope, and provide material basis and technical support for biocontrol of bacterial wilt. Also, this project may innovate the ideas and technology of myxobacteria resource collection, establish a sceening model of myxobacteria directly towards specific purpose, seamlessly connect the resource collection and application development of myxobacteria, and would offer new thoughts to solve the problems and bottlenecks in myxobacterial research.

粘细菌具有多重生物防治机制，但由于分离纯化困难，其生防潜力长期被忽视。我们最近发现，粘细菌能高效捕食青枯菌，而青枯菌对粘细菌有助长作用。分析表明，粘细菌的某些特征有助于解决目前青枯病防治中的一些难题。因此，将粘细菌用于防治青枯病可能带来突破性进展。本项目计划以青枯菌作为被捕食菌，改良粘细菌分离技术，以捕食能力作为指标，建立直接面向青枯病生物防治的粘细菌分离筛选模型，从土样中分离捕食青枯菌的粘细菌，并对其生防潜力进行评估。本项目首次将粘细菌引入青枯病生物防治研究，创造性地利用微生物捕食关系作为核心机制来防治青枯病，可为现有的理论体系和研究范围带来创新，为青枯病的生物防治提供物质基础和技术支持。另外，本项目创新了粘细菌资源发掘的思路和技术，开发了一种直接面向特定用途的粘细菌筛选模型，将粘细菌资源收集与开发利用无缝对接，为解决粘细菌研究中的限制和瓶颈提供了新思路。

由于粘细菌分离纯化困难、发酵培养困难，常规的“先分离纯化收集资源，再进行菌株功能评价以探索其可能的应用潜力”的策略导致粘细菌资源开发效率极低。针对这一问题，本项目尝试探索利用微生物捕食关系作为核心机制来防治青枯病，提出了“以青枯菌作为被捕食菌，诱导分离捕食青枯菌的粘细菌，建立直接面向特定应用目的的粘细菌分离筛选模型”这一核心思路。相关研究内容和结果：①本项目共分离获得粘细菌140株，已入库保藏到广东省微生物菌种保藏中心，并对外提供菌株共享服务，为粘细菌资源保护和开发利用提供了物质基础。②对疑似新种进行了菌株鉴定和系统分类研究，公开命名并有效发表原核生物新属2个，新种9个，另有1个粘细菌新属在退稿重修过程中，丰富了对原核生物分类体系的认识，具有一定的科学意义。③巧妙利用粘细菌的捕食特性，建立了一种直接面向应用的粘细菌分离筛选模型，将粘细菌的资源发掘和开发利用对接起来，为解决粘细菌研究和应用中的限制和瓶颈提供了新思路。④筛选得到8株明显裂解青枯菌的粘细菌菌株资源；盆栽试验结果表明，M. xanthus E-3-1可减少青枯菌在盆栽土壤中的定殖量，对番茄青枯病生防效率达到81.9 %，既证明了核心思路和筛选模型的可行性，又为粘细菌在防治植物青枯病方面的应用提供了理论依据和物质基础，具有重要应用潜力。⑤研究了粘细菌防治番茄青枯病的作用机制，发现M. xanthus E-3-1积极主动地捕猎青枯菌，其次级代谢产物对青枯菌没有抑制效果，而胞外裂解酶可使青枯菌细胞结构变得松散不规则，细胞内容物溢出，完整性被破坏；因此。胞外裂解酶介导的捕食作用可能是粘细菌生物防治番茄青枯病的具体机制。